第八章-核能课件.ppt

1、新能源概论新能源概论第八章第八章 核能核能概述概述原子核物理基础原子核物理基础核反应堆及核燃料核反应堆及核燃料核能利用技术核能利用技术8-18-18-28-28-38-38-48-4核废物处理与核安全核废物处理与核安全核能利用发展现状和趋势核能利用发展现状和趋势8-58-58-68-6新能源概论新能源概论8-1 8-1 概述概述核能的应用历史核能的应用历史1海洋的核资源海洋的核资源2月球的核应用月球的核应用3新能源概论新能源概论核能：核能：通过质量转化而从原子核中释放的能量通过质量转化而从原子核中释放的能量二次世界大战原子弹二次世界大战原子弹放射性物质的标志放射性物质的标志新能源概论新能源概论

2、1.1.核能的应用历史核能的应用历史1895：伦琴（德）伦琴（德）X射线射线 （1901 第一届诺贝尔物理奖）第一届诺贝尔物理奖）1896：贝克勒尔（法）贝克勒尔（法）天然放射性现象天然放射性现象 （1903年诺贝尔物理奖）年诺贝尔物理奖）1898：玛丽玛丽居里（法）居里（法）镭镭 （1903年诺贝尔物理奖，年诺贝尔物理奖，1911年诺贝尔化学奖）年诺贝尔化学奖）1897：汤姆逊（英）汤姆逊（英）电子电子 新能源概论新能源概论1.1.核能的应用历史核能的应用历史1914：卢瑟福（英）卢瑟福（英）发现质子发现质子卢瑟福用粒子轰击氮原子核，得到氧原子核和氢原子核，首次实现人工核反应。新能源概论新能

3、源概论1.1.核能的应用历史核能的应用历史1932：查德威克（英）查德威克（英）发现中子发现中子1938：哈恩（德）哈恩（德）用中子轰击铀原子核，出用中子轰击铀原子核，出现的新元素与铀相距甚远。这是首次发现重现的新元素与铀相距甚远。这是首次发现重原子核裂变现象原子核裂变现象新能源概论新能源概论1.1.核能的应用历史核能的应用历史1942年年12月月2日日美国加哥大学美国加哥大学成功启动了世成功启动了世界上界上第一座核反应堆第一座核反应堆 1945年年8月月6日和日和9日美国将两颗原子弹先后日美国将两颗原子弹先后投在了日本的广岛和长崎投在了日本的广岛和长崎1945年之前，人类在核能利用领域只涉及

4、物理变化和化学变化年之前，人类在核能利用领域只涉及物理变化和化学变化，1945年之后，年之后，人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等人类开始将核能运用于军事、能源、工业、航天等领域领域。新能源概论新能源概论2.2.海洋的核资源海洋的核资源类型类型含量含量可用时间可用时间铀铀相当陆地储量的相当陆地储量的几千倍几千倍几万年几万年氘氘含有含有几亿千克几亿千克氘氘上百亿年上百亿年锂锂储量约为储量约为2.52.510101111吨吨重水重水含有含有2 210101414吨吨新能源概论新能源概论3.3.月球的核应用月球的核应用月球有大量的氦月球有大量的氦3 3大约大约5 5亿吨亿吨使用上千年使用上千

5、年新能源概论新能源概论8-2 8-2 原子核物理基础原子核物理基础原子核物理基础理论原子核物理基础理论1核裂变核裂变2核聚变核聚变3核衰变核衰变4新能源概论新能源概论1.1.原子核物理基础理论原子核物理基础理论基本定义基本定义：1.1.原子是由位于中原子是由位于中心的原子核和围绕心的原子核和围绕原子核运动的若干原子核运动的若干电子组成，原子核电子组成，原子核由质子和中子组成，由质子和中子组成，统称为核子，电子统称为核子，电子质量只有核子质量只有核子1/18401/1840，原子质量，原子质量几乎全部集中在原几乎全部集中在原子核上。子核上。新能源概论新能源概论8-2-2 8-2-2 原子核物理基

6、础理论原子核物理基础理论2.2.原子核内质子和中子总数，称为核子数，或质量数，用原子核内质子和中子总数，称为核子数，或质量数，用A A表表示示。3.3.原子核的质子数或核外电子数决定了元素化学性质，称为元原子核的质子数或核外电子数决定了元素化学性质，称为元素原子序数，用素原子序数，用Z Z表示表示。4.4.原子序数相同而质量数原子序数相同而质量数(核子数核子数)A)A不同元素，称为同位不同元素，称为同位素。素。新能源概论新能源概论8-2-2 8-2-2 原子核物理基础理论原子核物理基础理论5.5.能量计算：能量计算：原子核的原子核的结合能结合能是由是由质量质量转化为转化为能量能量的的。实际测得

7、：实际测得：原子质量原子质量质子质量质子质量+中子质量中子质量+电子质量电子质量质量质量亏损亏损结合结合能能 新能源概论新能源概论8-2-2 8-2-2 原子核物理基础理论原子核物理基础理论6.6.原子核的平均结合能是指原子核的结合能除以组原子核的平均结合能是指原子核的结合能除以组 成原子核的核子数成原子核的核子数A A大部分原子核平均结合能在大部分原子核平均结合能在7 78.5MeV8.5MeV之间之间轻核和重核均具有较小的平均结合能轻核和重核均具有较小的平均结合能（轻核与重核的（轻核与重核的划分界限是铁，大于划分界限是铁，大于5656为重核，小于为重核，小于5656为轻核）为轻核）新能源概

8、论新能源概论8-2-2 8-2-2 原子核物理基础理论原子核物理基础理论核能释放方式核能释放方式三种方式三种方式核裂核裂变变核聚核聚变变核衰核衰变变新能源概论新能源概论2.2.核裂变核裂变 中子中子U-235U-235U-235U-235分裂分裂分裂碎片分裂碎片分裂碎片分裂碎片中子中子中子中子中子中子射线射线千千万万分之一秒內分之一秒內U-235U-235分裂分裂U-235U-235分裂分裂新能源概论新能源概论2.2.核裂变核裂变铀裂变的方程式铀裂变的方程式：n38UNdZrne反微中子nXeSrnU10nKrBanU3发生裂变时，裂变反应的直接发生裂变时，裂变反应的直接(瞬发瞬发)产物，如反

9、应产物，如反应：氙氙和和锶锶称为裂变碎片，它们和它们的衰变产物称为裂变产称为裂变碎片，它们和它们的衰变产物称为裂变产物物nSrXenU1094381405410235922新能源概论新能源概论2.2.核裂变核裂变 裂变时会形成60余种不同的碎片，而这些碎片通过衰变产生约250种不同的核素的裂片产物。U23592裂变碎片的质量分布图1.曲线呈现两个明显的峰，分别位于质量数为曲线呈现两个明显的峰，分别位于质量数为95和和140附近附近2.分裂成质量数恰好相等的两半的概率很小，大约只占分裂成质量数恰好相等的两半的概率很小，大约只占0.01%注意注意：裂片碎片会发生一系列的衰变，具有很强的放射性，主裂

10、片碎片会发生一系列的衰变，具有很强的放射性，主要是要是射线和射线和射线，其中有些核素半衰期较长，给核燃料后处射线，其中有些核素半衰期较长，给核燃料后处理带来困难理带来困难新能源概论新能源概论3.3.核聚变核聚变核聚变核聚变(nuclear fusion)(nuclear fusion)由两个或多个轻核聚合形成较重由两个或多个轻核聚合形成较重核的过程。热核武器就是以聚变反应为基础的核武器核的过程。热核武器就是以聚变反应为基础的核武器氘氘氚氚中子中子14.114.1MeVMeV氦氦-4-43.53.5MeVMeV新能源概论新能源概论3.3.核聚变核聚变2231611203.2 10HHHneV22

11、31611214 10HHHHeV 3241711201.76 10HHHneVeVHHeHeH711423221108.1 新能源概论新能源概论3.3.核聚变核聚变“第一代第一代”聚变聚变：氘氚聚变，：氘氚聚变，燃料便宜，燃料便宜，产生产生中子中子。“第二代第二代”聚变聚变:氘和氦氘和氦3 3反应。不产生中子反应。不产生中子，或者产，或者产生非常少量的中子。生非常少量的中子。“第三代第三代”聚变聚变:让氦让氦3 3跟氦跟氦3 3反应。完全不产生中子反应。完全不产生中子，称称为为终极聚变终极聚变。新能源概论新能源概论3.3.核聚变核聚变劳逊条件：劳逊条件：等离子体密度和约束时间的乘积必须大于某

12、等离子体密度和约束时间的乘积必须大于某一值，热核反应才能持续进行一值，热核反应才能持续进行。反应堆类型最低温度/K等离子体密度/(个cm-3)最少约束时间/s劳逊条件/(s个cm-3)氘-氚反应108101410160.0111014氘-氘反应51080.210140.2101655001016表8-2 可控核聚变反应堆需要满足的基本条件新能源概论新能源概论可控核聚变方式可控核聚变方式超声波核聚变超声波核聚变激光约束核聚变激光约束核聚变磁约束核聚变磁约束核聚变3.3.核聚变核聚变新能源概论新能源概论4.4.核衰变核衰变射线射线射线射线射线射线新能源概论新能源概论类型类型实质实质特点特点射线射线

13、带正电荷的氦核带正电荷的氦核电离作用最强电离作用最强穿透本领很小穿透本领很小射线射线带负电荷的高速电子流带负电荷的高速电子流电离作用电离作用弱弱穿透本领穿透本领强强射线射线波长短，频率高的电磁波波长短，频率高的电磁波电离作用电离作用最弱最弱穿透本领穿透本领最强最强4.4.核衰变核衰变新能源概论新能源概论8-3 8-3 核反应堆及核燃料核反应堆及核燃料核反应堆核反应堆1核燃料核燃料2新能源概论新能源概论1.1.核反应堆核反应堆核反应堆：装配了铀或钚等核燃料，使得在无需补加装配了铀或钚等核燃料，使得在无需补加中子源中子源的条件下，实现大规模可控制的自持式核裂变的条件下，实现大规模可控制的自持式核裂

14、变链式反应并释放能量的装置。链式反应并释放能量的装置。新能源概论新能源概论1.1.核反应堆1.1.核反应核反应堆的类型堆的类型用途用途燃料燃料类型类型冷却冷却剂剂慢化慢化剂剂热工热工状态状态研究堆，生产堆，目的堆，发电堆，推进堆研究堆，生产堆，目的堆，发电堆，推进堆天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆天然气铀堆、浓缩铀堆、钍堆水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆水冷堆、气冷堆、有机液冷堆、液态金属冷堆石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐石墨堆、重水堆、压水堆、沸水堆、有机堆、熔盐堆、铍堆堆、铍堆沸腾堆、非沸腾堆、压水堆沸腾堆、非沸腾堆、压水堆新能源概论新能源概论1.1.核反应堆2.核反应堆的

15、工作原理新能源概论新能源概论1.1.核反应堆核反应核反应堆结构堆结构核燃料核燃料防护装防护装置置控制设控制设施施慢化剂慢化剂热载体热载体新能源概论新能源概论1.1.核反应堆3.核反应堆的核心组件慢化剂。用石墨、重水或普通水（用于减小中子的速度）。控制棒。用镉做成（镉吸收中子的能力很强）冷却剂。用水或液态钠（把反应堆内的热量传输出去用于发 电，同时使反应堆冷却，保证安全）屏蔽层。用来屏蔽裂变产物放出的各种射线。新能源概论新能源概论水管铀棒控制棒石墨水泥防护层新能源概论新能源概论1.1.核反应堆4.核反应堆分代标志第一代GEN-I第二代GEN-技术成熟的商业堆，目前在运的核电站绝大部分属技术成熟的

16、商业堆，目前在运的核电站绝大部分属于第二代核电站于第二代核电站第三代GEN-第四代GEN-核电站是早期的原型堆电站核电站是早期的原型堆电站先进的轻水堆核电站，先进的轻水堆核电站，第三代核电站第三代核电站采用标准化、采用标准化、最佳化设计和安全性更高的最佳化设计和安全性更高的非能动安全系统非能动安全系统。待开发的核电站待开发的核电站新能源概论新能源概论1.1.核反应堆发电发电供热供热AB裂变中子裂变中子D核动力核动力C5.核反应堆的用途新能源概论新能源概论1.1.核反应堆（1 1）核能供热：）核能供热：一项新技术，是一种经济、安全、清洁的热一项新技术，是一种经济、安全、清洁的热源，因而在世界上受

17、到广泛重视源，因而在世界上受到广泛重视。新能源概论新能源概论1.1.核反应堆（2）核动力：核能又是一种具有独特优越性的动力。因为它不需要空气助燃，可作为地下、水中和太空缺乏空气环境下的特殊动力；又由于它少耗料、高能量，是一种一次装料后可以长时间供能的特殊动力。新能源概论新能源概论1.1.核反应堆（3 3）利用裂变中子：）利用裂变中子：核反应堆的第二大用途就是利用链式裂核反应堆的第二大用途就是利用链式裂变反应中放出的变反应中放出的大量中子大量中子。12中子轰击中子轰击薄膜材料薄膜材料可以生成可以生成极微小的极微小的孔洞孔洞3中子还可中子还可以生产优以生产优质半导体质半导体材料材料大量生产各大量生

18、产各种放射性同种放射性同位素位素4中子可以中子可以治疗癌症治疗癌症新能源概论新能源概论2.2.核燃料核燃料，是指可在核燃料，是指可在核反应堆核反应堆中通过核裂变或核聚变产生实中通过核裂变或核聚变产生实用核能的材料用核能的材料。铀铀235235，钚钚239239是能是能发生核裂变的核燃发生核裂变的核燃料料，称，称裂变核燃料裂变核燃料氘氘、氚氚及及氦氦-3-3称称为聚变核燃料为聚变核燃料新能源概论新能源概论 2.2.核燃料乏燃料乏燃料裂变核裂变核燃料燃料聚变核燃聚变核燃料料核燃料核燃料新能源概论新能源概论燃料形式形态材料适用堆型固体燃料金属U石墨慢化堆合金U-Al快堆U-Mo快堆U-ZrH脉冲堆陶

19、瓷U3Si重水堆(U,Pu)O2快堆(U,Pu)C快堆(U,Pu)N快堆UO2轻水堆、重水堆弥散体金属-金属UAl4-Al重水堆陶瓷-金属UO2-Al重水堆陶瓷-陶瓷(U,Th)O2-(热解石墨，SiC)-石墨高温气冷堆液体燃料水溶液(UO2)SO4-H2O沸水堆悬浊液U3O8-H2O水均匀堆液态金属U-Bi熔盐UF4-LiF-BeF2-ZrF4熔盐堆新能源概论新能源概论2.2.核燃料乏燃料及聚变核燃料乏燃料及聚变核燃料乏燃料定义：乏燃料定义：裂变产物裂变产物、铀、钚以及、铀、钚以及稀有锕系核素稀有锕系核素的混合物的混合物聚变核燃料：聚变核燃料：聚变核燃料包括聚变核燃料包括氘氘、氚氚及及氦氦-

20、3-3注意：注意：虽然核聚变的能量密度甚至比核裂变的还高，且人们已虽然核聚变的能量密度甚至比核裂变的还高，且人们已经制造出可以维持数分钟的核聚变反应堆，但将聚变核燃料用经制造出可以维持数分钟的核聚变反应堆，但将聚变核燃料用作为能源仍只在理论上可行作为能源仍只在理论上可行新能源概论新能源概论2.2.核燃料与包壳材料相容，与与包壳材料相容，与冷却剂冷却剂无强烈的化学作用无强烈的化学作用具有较高的熔点和热导率具有较高的熔点和热导率辐照稳定性好辐照稳定性好制造容易，再处理简单制造容易，再处理简单要求要求新能源概论新能源概论2.2.核燃料回收和重新利回收和重新利用用核燃料核燃料核燃料的后处理核燃料的后处

21、理确保环境的安确保环境的安全全新能源概论新能源概论2.2.核燃料回收和重新利用回收和重新利用核燃料的方法：核燃料的方法：水法过程水法过程干法过程干法过程以磷酸三丁酯为萃取剂的萃取法过程以磷酸三丁酯为萃取剂的萃取法过程普雷克斯流程普雷克斯流程注意：注意：核燃料后处理过程必须将设备置于有厚的重核燃料后处理过程必须将设备置于有厚的重混凝混凝土土防护墙的设备室中，进行远距离操作，并且需要采取防护墙的设备室中，进行远距离操作，并且需要采取防止核临界的措施防止核临界的措施。新能源概论新能源概论8-4 8-4 核能利用技术核能利用技术核能发电核能发电1核武器及核动力核武器及核动力2核技术的广泛应用核技术的广

22、泛应用3核能的发展前景核能的发展前景4新能源概论新能源概论核电站核电站是利用是利用核分裂核分裂或或核融合核融合反应所释放的的能量产生电能的反应所释放的的能量产生电能的发电厂发电厂1.1.核能发电核能发电核岛核岛 NI常规岛常规岛 CI新能源概论新能源概论核能核能电电厂与厂与火火力力电厂电厂异同异同出水蒸汽出水蒸汽发电机发电机冷却冷却冷凝器冷凝器进水进水锅炉锅炉核反应器核反应器 核核反应器反应器1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电一不会污不会污染空气染空气五发电成发电成本稳定本稳定四能量密能量密度高，度高，体积小，体积小，便于运便于运输和储输和储存存二不会排不会排

23、放二氧放二氧化碳化碳核电的优点三铀燃料铀燃料除发电除发电外，无外，无其他用其他用途途新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论 美国第一座核电美国第一座核电厂建成于厂建成于19751975年年1212月。近月。近5050年来美国年来美国总共建成商业核电总共建成商业核电机组机组132132台台，除去，除去已经关闭的已经关闭的2828台目台目前仍在运行的有前仍在运行的有104104台台，居世界之，居世界之最。它们分布在美最。它们分布在美国的国的3131个州（见图个州（见图4 4）美美 国国1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论日日 本本在核电堆型选择方面，日本的压水堆和

24、沸水堆核电机组并行发展，两者数量相近。1.1.核能发电核能发电目前目前日本日本运行运行的核的核电机电机组有组有5555台台新能源概论新能源概论英英 国国英国曾是世界上核电发英国曾是世界上核电发展领先的国家，但自上展领先的国家，但自上世纪世纪7070年代起，北海油年代起，北海油田大规模产油使其能源田大规模产油使其能源供应状况得到改善，加供应状况得到改善，加上对核电安全问题的顾上对核电安全问题的顾虑，英国的核电发展步虑，英国的核电发展步入冬天。入冬天。2008年，英国政府发布核能白皮书，宣布重启核电发展。1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论秦山一

25、期（浙江）秦山一期（浙江）3030万千瓦机组，是我国自主设计、建造和运营的第一个万千瓦机组，是我国自主设计、建造和运营的第一个原型原型堆核电机组堆核电机组。1.1.核能发电核能发电新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电秦山二期（浙江）秦山二期（浙江）我国首座自主建设、自主建造、自主管理、自主运营的我国首座自主建设、自主建造、自主管理、自主运营的2 2650MW650MW级商用级商用压水堆压水堆核电厂。核电厂。新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电秦山三期（浙江）秦山三期（浙江）引进加拿大重水堆技术建造的引进加拿大重水堆技术建造的2 2728MW728MW级级重水堆重水堆核电厂核电厂

26、新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电大亚湾核电厂（广东）大亚湾核电厂（广东）我国首座我国首座2 2900MW900MW级商级商用用压水堆压水堆核电核电厂。核岛部分厂。核岛部分采用法国压水采用法国压水堆技术。堆技术。大亚湾核电厂大亚湾核电厂年发电量约年发电量约150150亿千瓦时，亿千瓦时，7070供香港，供香港，3030送广东电送广东电网网。新能源概论新能源概论1.1.核能发电核能发电红沿河核电站（辽宁）红沿河核电站（辽宁）中国首次一次同意中国首次一次同意4 4台百万千瓦级台百万千瓦级核电核电机组标准化、规模机组标准化、规模化建设的核电项目，化建设的核电项目，是东北地区第一个是东北地区

27、第一个核电站核电站。采用的是在法国技采用的是在法国技术上改进的术上改进的压水堆压水堆，是目前中国内地应是目前中国内地应用的用的最先进最先进的核电的核电技术。技术。新能源概论新能源概论世界核电机组概况世界核电机组概况新能源概论新能源概论2.2.核武器及核动力核武器及核动力核武器是指利用能自持进行核武器是指利用能自持进行核裂变核裂变或聚变反应释放的或聚变反应释放的能量能量，产生产生爆炸爆炸作用，并具有大规模杀伤破坏效应的作用，并具有大规模杀伤破坏效应的武器武器的总称的总称裂变武器（原子弹）裂变武器（原子弹）聚变武器（氢弹）聚变武器（氢弹）具有特定功能的核武器（中子弹和小型化核武器）具有特定功能的核

28、武器（中子弹和小型化核武器）新能源概论新能源概论2.2.核武器及核动力核武器及核动力不扩散核武器条约不扩散核武器条约1968年，年，59个国家签署了个国家签署了不扩散核武器条约不扩散核武器条约目前，187规定：规定：只有在只有在19671967年年1 1月月1 1日前爆炸核装日前爆炸核装置的国家，才允许保留核武器。置的国家，才允许保留核武器。新能源概论新能源概论2.2.核武器及核动力核武器及核动力核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热核动力是利用可控核反应来获取能量，从而得到动力，热量和电能量和电能世界各国军队中的大部分世界各国军队中的大部分潜艇潜艇及及航空母舰航空母舰都以核能为动

29、力都以核能为动力新能源概论新能源概论3.3.核技术的广泛应用核技术的广泛应用核技术应用主要有以下几个方面核技术应用主要有以下几个方面同位素的应用同位素的应用2射线辐照的应用射线辐照的应用3中子束的应用中子束的应用4离子束的应用离子束的应用5为核能源的开发服务为核能源的开发服务1新能源概论新能源概论4.4.核能的发展前景核能的发展前景1核电的经济性能核电的经济性能可可与火电竞争与火电竞争 发展核电有利于减轻交通系发展核电有利于减轻交通系对燃料运输的负担对燃料运输的负担以核燃料代替煤和石以核燃料代替煤和石油，有利油，有利于资源的合理利用于资源的合理利用新能源概论新能源概论8-5 8-5 核废物处理

30、与核安全核废物处理与核安全核废物处理核废物处理1核安全核安全2新能源概论新能源概论2.核废物类型核废物类型1.1.核废物处理核废物处理1.1.核废料：核废料：核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并核燃料生产、加工和核反应堆用过的不再需要的并具有放射性的废料具有放射性的废料物理状物理状态分态分比活度比活度分分固体固体液体液体气体气体高水平高水平中水平中水平低水平低水平比活度：比活度：也称为比放射性，指放射源的放射性活度与其质量之比，即单位质也称为比放射性，指放射源的放射性活度与其质量之比，即单位质量量(通常用重量表示通常用重量表示)产品中所含某种核素的放射性活度产品中所含某种核素的放射性活

31、度。新能源概论新能源概论1.1.核废物处理核废物处理热能释放热能释放放射性放射性特征特征射线危害射线危害3.核废物特征核废物特征新能源概论新能源概论1.1.核废物处理核废物处理4.核废料管理原则核废料管理原则尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用尽量减少不必要的废料产生并开展回收利用对已产生的核废料分类收集分别贮存和处理对已产生的核废料分类收集分别贮存和处理以稳定的固化体形式贮存以减少放射性核素迁移扩散以稳定的固化体形式贮存以减少放射性核素迁移扩散向环境稀释排放时必须严格遵守有关法规向环境稀释排放时必须严格遵守有关法规尽量减少容积以节约运输、贮存和处理的费用尽量减少容积以节约运输、贮存和处理的

32、费用新能源概论新能源概论1.1.核废物处理核废物处理5.5.处理核废料的必要条件处理核废料的必要条件安全、永久地将核废料封闭在一个容器里并保证数万安全、永久地将核废料封闭在一个容器里并保证数万年内不泄露出放射性年内不泄露出放射性寻找一处安全、永久存放核废料的地点寻找一处安全、永久存放核废料的地点，例如：，例如：花岗花岗岩层、岩盐层以及粘土层岩层、岩盐层以及粘土层新能源概论新能源概论1.1.核废物处理核废物处理6.6.废料处理方法废料处理方法国际处理方法国际处理方法海洋海洋陆地陆地一般是先经过冷却、干式储存，然后再将装有核废料的金属一般是先经过冷却、干式储存，然后再将装有核废料的金属罐投入选定海

33、域罐投入选定海域40004000米以下的海底米以下的海底一般是先经过冷却、干式储存，然后再将装有核废一般是先经过冷却、干式储存，然后再将装有核废料料的金属的金属罐深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中罐深埋于建在地下厚厚岩石层里的核废料处理库中新能源概论新能源概论1.1.核废物处理核废物处理6.6.废料处理方法废料处理方法中低放射性核废料中低放射性核废料危害较低，国际上通行的做法是在地面开危害较低，国际上通行的做法是在地面开挖深约挖深约10201020米的壕沟然后建好各种防辐射工程屏障米的壕沟然后建好各种防辐射工程屏障。高放废料高放废料危害较大，危害较大，世界上公认的最安全可行的方法就是深

34、世界上公认的最安全可行的方法就是深地质处置方法，即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中地质处置方法，即将高放废料保存在地下深处的特殊仓库中永久保存永久保存。新能源概论新能源概论2.2.核安全核安全核事故核事故核污染事核污染事件件-19791979年美年美国三里岛国三里岛核电站事核电站事故故新能源概论新能源概论鬼城切尔诺贝利鬼城切尔诺贝利死亡人数：死亡人数：9.3万人万人致癌人数：致癌人数：23万人万人经济损失：经济损失：180亿卢布亿卢布核污染事件核污染事件-19861986年前苏联切尔诺贝利事故年前苏联切尔诺贝利事故2.2.核安全核安全新能源概论新能源概论2.2.核安全核安全核污染事件核污染

35、事件-20112011年日本福岛第一核电站年日本福岛第一核电站事故事故新能源概论新能源概论燃料燃料芯块芯块及包壳及包壳压力容器压力容器钢衬钢衬安全壳安全壳2.2.核安全核安全新能源概论新能源概论8-5-2 8-5-2 核安全核安全新的核安全技术新的核安全技术第三代核反第三代核反应堆应堆第四代核反第四代核反应堆应堆三套紧急情三套紧急情况下的柴油况下的柴油发电机发电机附加的附加的紧集紧集核心冷却系核心冷却系统统我国核安全政策我国核安全政策核安全与放核安全与放射性污染防治射性污染防治“十二五十二五”规规划及划及20202020年远年远景目标景目标新能源概论新能源概论8-6 8-6 核能利用发展现状和

36、趋势核能利用发展现状和趋势能源危机与发展核能的必然性能源危机与发展核能的必然性1核能的发展历程与开发利用现状核能的发展历程与开发利用现状2核能的利用对环境造成的影响核能的利用对环境造成的影响3核能发展的前景核能发展的前景4新能源概论新能源概论1.1.能源危机与发展核能的必然性2012年年BP世界能源统计，世界能源统计，截止到截止到2011年底，全世界剩余石油探明可采储量为年底，全世界剩余石油探明可采储量为2343亿吨，亿吨，(1)2011年世界石油产量为年世界石油产量为39.96亿吨，即可供开采年限大约亿吨，即可供开采年限大约58年。年。(2)煤炭剩余可采储量为煤炭剩余可采储量为8609.38

37、亿吨，可供约亿吨，可供约200年年(3)天然气剩余可采储量为天然气剩余可采储量为208.42万亿立方米，可供开采越万亿立方米，可供开采越63年年新能源概论新能源概论8-6-1 8-6-1 能源危机与发展核能的必然性100万万千千瓦瓦的燃煤的燃煤电厂电厂每年要耗每年要耗煤煤250万万吨吨二氧化碳二氧化碳650万吨万吨二氧化硫二氧化硫1.7万吨万吨氮氧化物氮氧化物4000吨吨煤灰煤灰28万吨万吨新能源概论新能源概论8-6-1 8-6-1 能源危机与发展核能的必然性100万千万千瓦的核瓦的核电厂电厂每年消耗低每年消耗低浓铀浓铀25吨吨高放废物高放废物9吨吨中放废物中放废物200吨吨低放废物低放废物4

38、00吨吨新能源概论新能源概论2.2.核能的发展历程与开发利用现状1.201.20世纪世纪5050年代年代，第一代核电机组第一代核电机组。2.202.20世纪世纪7070年代年代，第二代核电机组第二代核电机组3.203.20世纪世纪8080年代年代，第三代核电第三代核电机组机组4.4.以美国为首的一些工业发达国家已经联合起来进行第以美国为首的一些工业发达国家已经联合起来进行第四代核能利用系统的研究和开发四代核能利用系统的研究和开发新能源概论新能源概论3.3.核能的利用对环境造成的影响核电产生的放射性废物主要是放射性废水、放射性废核电产生的放射性废物主要是放射性废水、放射性废气和放射性固体废物气和

39、放射性固体废物对环境造成污染对环境造成污染铀矿资源的开发造成的废气、废水、废渣等污染铀矿资源的开发造成的废气、废水、废渣等污染环境环境，因此因此对铀尾矿也必须进行妥善处理对铀尾矿也必须进行妥善处理。发生核事故或核泄漏，对人类和环境造成的影响都是灾发生核事故或核泄漏，对人类和环境造成的影响都是灾难性的难性的新能源概论新能源概论5.5.核能发展的前景展望未来展望未来：传统能源存量不足，效率低，污染大。传统能源存量不足，效率低，污染大。核电具有资源丰富、核电具有资源丰富、高效、清洁而安全的相对优势高效、清洁而安全的相对优势，其它可再生新型能源如风，其它可再生新型能源如风能、生物质能特别是太阳能由于成

40、本高、效率低，短期内能、生物质能特别是太阳能由于成本高、效率低，短期内难以成为能源供应主力，因此，未来难以成为能源供应主力，因此，未来2030年核电将会迅速年核电将会迅速发展以缓解人类能源需求的燃眉之急。发展以缓解人类能源需求的燃眉之急。新能源概论新能源概论1.什么是核能？简述世界和中国核能的发展史。什么是核能？简述世界和中国核能的发展史。2.简述核电的发展历程，以及中国核电的发展现状。简述核电的发展历程，以及中国核电的发展现状。3.什么是核反应堆？简述其主要用途、分类和组成。什么是核反应堆？简述其主要用途、分类和组成。4.简述核电站存在的主要安全隐患，浅述保证核电站安全的简述核电站存在的主要安全隐患，浅述保证核电站安全的措施。措施。5.常见的核电站反应堆有哪些堆型？简述其主要工作原常见的核电站反应堆有哪些堆型？简述其主要工作原理。理。6.核废料是如何产生的？简述核废料的种类和常用的处理方核废料是如何产生的？简述核废料的种类和常用的处理方法。法。思考题思考题